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杜祥琬院士:碳达峰、碳中和引导中国能源革命

发布日期:2021-02-21 浏览次数:13

1月22日,北京市人大代表、生态环境部规划院院长王金南表示,调研发现,“不少地方认为2030年前还可以继续大幅提高化石能源使用量,甚至还在‘高碳’的轨道上谋划‘十四五’发展规划,攀登碳排放‘新高峰’,达到‘新高峰’后再考虑下降,没有认识到碳中和对各地发展的倒逼要求。”


2020年12月召开的中央经济工作会议指出,我国二氧化碳排放力争2030年前达到峰值,力争2060年前实现碳中和。会议部署的2021年八项重点任务之一,就是要做好碳达峰、碳中和工作。


“十四五”时期我国能源行业该如何应对?面对哪些挑战?为此,新京智库采访了国家能源咨询专家委员会副主任、国家气候变化专家委员会名誉主任、中国工程院院士杜祥琬。


绿色低碳是能源转型方向


请你简单介绍一下我国能源消耗水平的现状,呈何特征?


杜祥琬:简单来说,我国能源结构现在处于“多元发展、协调互补、此消彼长、逐步转型”的状态。一个世纪前,不管是中国,还是世界大部分国家,都是以煤炭消费为主;经过几十年的发展,全球变成了油气消费为主,占到50%以上。我国不会有一个油气为主的阶段,油气的占比很难超过40%,所以我国目前是多元结构阶段,再从多元阶段逐步过渡走向第三个阶段,即以非化石能源为主阶段。

从单位GDP消耗能源的水平来说,2010年时我国是世界平均水平的两倍,现在降低到1.3倍,与国际先进水平相比差距更大。从电厂的煤炭燃烧效率来说,目前我国煤电厂发电平均燃烧307克煤可以发一千瓦时(度)电,燃烧效率最高的上海外高桥发电厂达到消耗260克煤产生一度电,说明即使煤电的效率也有提高的空间。

整体上看,我们国家的能源消费还是以化石能源为主,占比大约84%,煤占57.7%,油约18%,天然气8.2%,非化石能源是15.3%(包括可再生能源和核能)。从碳排放量占比来说,电力行业排放的二氧化碳约占40%,工业约占30%,建筑业百分之十几,交通百分之十几。所以节能减排的潜力也在这几个大行业。


我国能源转型主要有哪几个方向,每个方向的转型能为实现碳达峰贡献多少?


杜祥琬:我国能源转型的方向,从消费端说,我们要从比较粗放、低效走向节约、高效。比如单位GDP能耗能不能从现在全球平均水平的1.3倍,再进一步降低到1.0?如果是这样,我们一年的能源消耗在同样的GDP下可以减少约10亿吨标准煤。也就是说,可以减少约26亿吨二氧化碳的排放。

但要想进一步节约高效,还是要靠产业结构调整。正如2020年中央经济工作会议提出的,“调整产业结构”,我们国家“节约高效”最大的潜力还是在产业里头:高耗能产业(如钢铁、水泥等房地产拉动的几个产业)现在消耗了60%的能源,而现在这些产业的产能趋于饱和,甚至还处于过剩状态。不管是从碳排放角度,还是从市场健康发展角度来说,我们都不应该再增加这些产业的产能。

再一个手段就是技术进步。以煤电为例,如果燃烧效率进一步提高,从307克标准煤(减)降到276克标准煤,这有近10%的效率提升,能带来节煤和减排的巨大效益。再比如,电炉炼钢技术的碳强度远低于高炉生产技术,长流程进步到短流程可大大降低碳排放,以绿氢直接还原铁可实现钢铁生产零碳化。

从生产端来说,一句话概括就是,从“黑色、高碳”走向“绿色、低碳”,或者说由化石能源为主,逐步提高非化石能源比例,高比例发展非化石能源。比如电力结构中,煤电的比例还是偏高,如果发展非化石能源替代,比如核电、水电、风电、光电等可再生能源发电,同时保证能源的安全供应。在这个前提下,逐步替代煤电。这是大趋势。


“十四五”能源增量由非化石能源和天然气供给


有观点认为,2020-2030年我国能源转型的路径主要是清洁能源尤其是可再生能源替代煤炭战略。你如何看,这个替代率能达到多少,“十四五”时期如何做?


杜祥琬:就目前而言,中国的煤炭消费占能源消费比重是57.7%。如果不含中国,全球煤炭占能源消费比重不到20%。从长远计,煤炭、石油等化石能源是不可再生的,任何一个国家(地区)的能源结构迟早要转型,早转型,则会比较主动。从应对气候变化角度而言,我们也需要减排,减碳。

加之现在非化石能源的成本这些年降得快,这为替代化石能源创造了可能性。“十四五”期间,因为我国进入了高质量发展阶段,每年的能源增量大约是2%左右,对于增长的部分,用非化石能源加上天然气来满足,我们是基本上可以做到的。

化石能源的替代主要有几个方向,可再生能源和核能及天然气,能不能在“十四五”时期先满足每年新增的2%能源消费新增量?到“十五五”,再考虑风能和太阳能利用量达到12亿千瓦,核能、水电和天然气继续增加。同时,还有新能源汽车替代交通的部分油气消耗量。而散烧煤,需要用清洁取暖来替代,包括工厂余热、生物质能、地热等充分利用起来替代在北方农村、县乡镇的散烧煤使用。“十四五”时期,煤碳的消耗量应尽早达峰。


“十四五”时期我国能源转型面临哪些挑战,你认为最迫切需要解决的是什么?


杜祥琬:十多年前,除水电以外的可再生能源可以说是微不足道的,占整个电力供应的1%都不到。成本高,装机容量也上不来。现在已举足轻重,并且要“担当大任”。将来需要用这些可再生能源发电来逐步替代煤电,正如已经确定的目标,2030年,风电、太阳能发电总装机容量将达到12亿千瓦以上。

那么,这就意味着不仅要增加装机容量,也要增加电力,而且要成为优质电力,需要多时就多,需要少时就少。因为电力的消费端是这样的,用电量有高峰和低谷期,所以如何保证届时的电力系统也能有足够的灵活性,这是对电力系统的一大挑战。天气状况、风力都是充满变数的。所以,如何把非化石能源也变成优质电源,这需要与储能打好配合。

对于这个能源结构的转型,我们可不可以设立一支转型基金?就是为了支持转型而设立的。对于带头转型的机构,比如原来煤电的,现在发展非煤电业务,开拓新行业了,那么可以考虑给予一定资金支持。如何公平而稳定地转型,这件事要做好。


能源转型涉及四个“革命


你认为碳达峰目标对内蒙古、山西和陕西等化石能源大省来说意味着什么?你是否认为这些省份将面对新的挑战(如果有,是什么)?


杜祥琬:既有挑战,也有新机遇,但机遇大于挑战。在我国的能源大省中,内蒙古是个典型,化石能源很丰富,可再生能源资源也非常丰富,但现在可再生能源利用比例非常低(公开资料显示,内蒙古煤电占比高达84%,且在过去数年这一比例从未降低)。如果这些能源大省认清风险,主动转型,逐步调整本省域的能源结构,未来前景也会很不错。中央这次提出碳达峰、碳中和目标后,对这些省份来说,能源结构转型的目标就更明确了。

再比如山西,已经提出了“当好‘全国能源革命排头兵’”的目标。虽然“排头兵”不容易当,但方向很明确。以山西大同为例,该市风能资源丰富,风能不光可以用于发电,发的电还可以用于电解水制氢。比如,发展氢燃料电池汽车需要氢,如果氢是煤制的,相当于没有替代化石能源。用非化石能源制氢就是绿氢,才能实现全程净零排放。


新京智库:近年来,一些省份的钢铁产能在削减,但也有个别省份的产能在大量新增。你认为这是否将给我国碳达峰形成新的压力,如何应对这类现象?


杜祥琬:就中国的钢铁总量来说,已经饱和,产量大于市场需求仍将是长期现状。如果一个地方为了本地GDP能保持增长,还在上高耗能产业,这是要抑制的,是一种错误的倾向。这样不仅可能造成电力紧张,也会增加碳排放,给当地碳达峰造成新的压力。一定要做好引导。


在碳达峰、碳中和目标承诺的背后,其实还是需要相应的制度跟进?


杜祥琬:当然。能源结构转型涉及四个革命问题,除了前面说到的技术革命、消费革命、生产革命,还有体制机制革命。体制机制是保障,为了实现双目标,需要有所改进才行。比如,在高比例可再生能源的情况下,我国电力体系需要提高灵活性和智能化水平,管理体系也需要改进。

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